容器与容器云——kubernetes概述

kubernetes是什么

• kubernetes是Google在2014年开源的一个容器集群管理系统，kubernetes简称K8S
• K8S用于容器话应用程序的部署，扩展和管理
• K8S提供容器编排、资源调度、弹性伸缩、部署管理、服务发现等一系列功能
• kubernetes目标是让部署容器化应用简单高效

衍生知识

• K3S
  K3S是一款简化、轻量的K8S

kubernetes特性

• 自我修复
  在节点故障时重新启动失败的容器，替换和重新部署，保证预期的副本数量；杀死健康检查失败的容器，并且在未准备好之前不会处理客户端请求，确保线上服务不中断。

• 弹性伸缩
  使用命令、UI或者基于CPU使用情况自动快速扩容和缩容应用程序实例，保证应用业务高峰并发时的高可用性；业务低峰时回收资源，以最小成本运行服务

• 自动部署和回滚
  K8S采用回滚更新策略更新应用，一次更新一个Pod，而不是同时删除所有Pod，如果更新过程中出现问题，将回滚更新，确保升级不受影响业务。

• 服务发现和负载均衡
  K8S为多个容器提供一个统一访问入口（内部IP地址和一个DNS名称），并且负载均衡关联的所有容器，使得用户无需考虑容器IP问题

• 机密和配置管理
  管理机密数据和应用程序配置，而不需要把铭感数据暴露在镜像里，提高铭感数据安全性。并可以将一些常用的配置存储在K8S中，方便应用程序使用

• 存储编排
  关在外部存储系统，无论是来自本地存储，公有云（如AWS），还是网络存储（如NFS、GlusterFS、Ceph）都作为集群资源的一部分使用，极大提高存储使用灵活性

• 批量处理
  提供一次性任务、定时任务；满足批量数据处理和分析的场景

kubernetes集群架构与组件

kubernetes 集群架构图

• Master组件

  • kube-apiserver
    kubernetes API，集群的统一入口，也是唯一的入口，各组件协调者，以RESTful API提供接口服务，所有对象资源的增删改查和监听操作都交给APIServer处理后再提交给Etcd存储

  • kube-controller-manager
    处理集群中常规后台任务，一个资源对应一个控制器，而ControllerManager就是负责管理这些控制器的

  • kube-scheduler
    根据调度算法为新创建的Pod选择一个Node节点，可以任意部署，可以部署在同一个节点上，也可以部署在不同的节点上

  • etcd
    分布式键值存储系统。用于保存集群状态数据，比如Pod、Service等对象信息

扩展内容

etcd是CoreOS团队于2013年6月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的分布式键值（key-value）数据库。etcd内部采用raft协议作为一致性算法，etcd基于Go语言实现
etcd作为服务发现系统的特点

• 简单
  安装配置简单，而且提供了HTTP API进行交互，使用也很简单

• 安全
  支持SSL证书验证

• 快速
  根据官方提供的benchmark数据，单实例支持每秒2k+读操作

• 可靠
  采用raft算法，实现分布式系统数据的可用性和一致性

• Node组件

  • kubelet
    kubelet是Master在Node节点上的Agent，管理本机运行容器的声明周期，比如创建容器、Pod关在数据卷、下载secret、获取容器和节点状态等工作。kubelet将每个Pod转换成一组容器

  • kuber-proxy
    在Node节点上实现Pod网络代理，维护网络规则和四层负载均衡工作

  • docker或者rocket
    容器引擎，运行容器

kubernetes核心概念

• Pod

  • 最小部署单元
  • 一组容器的集合
  • 一个Pod中的容器共享网络命名空间（namespace）
  • Pod是短暂的

• Controllers

  • ReplicaSet
    确保预期的Pod副本数量
  • Deployment
    无状态应用部署
  • StatefulSet
    有状态应用部署
  • DaemonSet
    确保所有Node运行同一个pod
  • Job
    一次性任务
  • Cronjob
    定时任务

更高级层次对象，部署和管理pod

• Service

  • 防止pod失联
  • 定义一组pod的访问策略

• Labl
  标签，附加到某个资源上，用于关联对象、查询和筛选

• Namespaces
  命名空间，将对象逻辑上隔离

• Annotations
  注释